(57)【要約】  本発明の新規性を有するコアドリルビット１は、管軸１２と、電動工具２６にコアドリルビットを装着するために管軸１２の近位端に配置される装着プラットフォーム３１と、管軸１２の遠位端に配置された、研削領域３を備えた環状切削部２とを備える。第１のトランスポンダ２４は、管軸１２の遠位端に配置されている。中継器２８が配置され、この中継器２８は管軸１２の近位端の第２のトランスポンダ２９と、第１のトランスポンダ２４に向けられたアンテナ３３と、アンテナ３３と中継器２８との間の配線３４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアドリル用ビット（１）であって、
管軸（１２）と、
前記コアドリル用ビットを電動工具（２６）に装着するために前記管軸（１２）の近位端に配置される装着プラットフォーム（３１）と、
前記管軸（１２）の遠位端に配置される研削領域（３）を備えた環状切削部（２）と、
前記管軸（１２）の前記遠位端に設けられた第１のトランスポンダ（２４）と、
前記管軸（１２）の前記近位端に設けられた第２のトランスポンダ（２９）を含む中継器（２８）であって、前記第１のトランスポンダ（２４）に向いたアンテナ（３３）と、前記アンテナ（３３）と前記中継器（２８）の間の配線（３４）とを備える前記中継器（２８）と
を備えるコアドリル用ビット。
【請求項２】
前記中継器（２８）のインピーダンスは、前記第１のトランスポンダ（２４）のインピーダンスに一致する、ことを特徴とする請求項１に記載のコアドリル用ビット。
【請求項３】
前記管軸（１２）は鋼製である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコアドリル用ビット。
【請求項４】
前記第２のトランスポンダ（２９）は第２の受動型のアンテナ（３２）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項５】
前記第２のトランスポンダ（２９）は電源（３６）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項６】
前記第２のトランスポンダ（２９）は増幅器（３８）を備える、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項７】
前記第２のトランスポンダ（２９）は、第１の搬送周波数を有する無線信号を第２の搬送周波数を有する無線信号に変換する信号変換器（３９）を備え、前記第２の搬送周波数が前記第１のトランスポンダ（２４）の搬送周波数と一致する、ことを特徴とする請求項５に記載のコアドリル用ビット。
【請求項８】
前記第１の搬送周波数は３ＭＨｚから３０ＭＨｚの範囲で、前記第２の搬送周波数は２ＧＨｚから５．０ＧＨｚの範囲である、ことを特徴とする請求項７に記載のコアドリル用ビット。
【請求項９】
前記環状切削部（２）が解放可能に前記管軸（１２）に装着されている、ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項１０】
前記管軸（１２）は内側スリーブ（１８）を有し、前記環状切削部（２）は前記内側スリーブ（１８）を周方向に覆う外側スリーブ（１９）を有し、前記第１のトランスポンダ（２４）は前記外側スリーブ（１９）に装着されるとともに前記内側スリーブ（１８）に面し、前記アンテナ（３３）は前記内側スリーブ（１８）に装着されるとともに前記トランスポンダ（２４）に向けられている、ことを特徴とする請求項９に記載のコアドリル用ビット。
【請求項１１】
前記装着プラットフォーム（３１）は、前記管軸（１２）の受入室（１３）に開放された吸水口（４６）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【請求項１２】
前記第１のトランスポンダ（２４）は、１つ又はそれ以上の前記環状切削部（２）固有の識別子と、前記環状切削部（２）の種別識別子と、使用されていない研削領域（３）の高さと、前記コアドリルビット（１）の操作パラメータと、を含む保存データを有する記録媒体（２３）を有する、ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１つに記載のコアドリル用ビット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削要素を備えた環状切削部を有するコアドリル用ビットに関する。
【背景技術】
【０００２】
コアドリル用ビットを操作する機械工具は、特許文献１に記載されている。ここでコアドリル用ビットは、機械工具に近い側に識別手段を有する。機械工具は、最適なトルク／速度の組み合わせを設定するためにこの識別手段を読み取ることができる。
【０００３】
研削領域を有するコアドリル用ビットは特許文献２に記載されている。このコアドリル用ビットは、管状の軸と、研削領域を備えた、取り外し可能に装着された環状切削部を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７２１０８７８号明細書
【特許文献２】欧州特許第２８８６２３０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の新規性を有するコアドリル用ビットは、台金（シャンク）と呼ばれる管軸と、電動工具にコアドリル用ビットを装着するために管軸の近位端に配置される装着プラットフォームと、管軸の遠位端に配置された、研削領域を備えた環状切削部とを備える。第１のトランスポンダ（応答機）が管軸の遠位端に設けられている。中継器が設けられており、この中継器は、管軸の近位端の第２のトランスポンダ（応答機）と、第１のトランスポンダに向けられたアンテナと、アンテナと中継器との間の配線接続とを有する。環状切削部は交換が可能である。ドリル機は交換可能な環状切削部の情報タグを読むことができる。
【０００６】
本発明の好ましい態様において、トランスポンダは、１つ又はそれ以上の環状切削部固有の識別子と、環状切削部の種別識別子と、使用されていない研削領域の高さと、コアドリルビットの操作パラメータと、を含む保存データを有する記録媒体を有する。
【０００７】
好ましい態様において、中継器のインピーダンスは、第１のトランスポンダのインピーダンスと一致させられる。
【０００８】
好ましい態様において、第２のトランスポンダは第２の受動型のアンテナを備える。コアドリル用ビットは電源を必要としない。電力は、機械工具又は読出部により問合せ信号経由で供給される。
【０００９】
本発明の態様において、第２のトランスポンダは電源を備える。第２のトランスポンダは増幅器を備え得る。第２のトランスポンダは、第１の搬送周波数を有する無線信号を第２の搬送周波数を有する無線信号に変換するための信号変換器をさらに備えてよく、第２の搬送周波数が第１のトランスポンダの搬送周波数と一致する。低い周波数による送信は、環状切削部におけるタグの読み出しにより適している。より高い周波数における通信チャネルは、長距離の無線通信の確立及びデータ送信により適している。第１の搬送周波数は３ＭＨｚから３０ＭＨｚの範囲でよく、第２の搬送周波数は２ＧＨｚから５．０ＧＨｚの範囲でよい。
【００１０】
本発明の好ましい態様において、環状切削部は管軸に解放可能に装着される。管軸は内側スリーブを有し、環状切削部は内側スリーブを周方向に覆う外側スリーブを有し、トランスポンダは外側スリーブに装着されるとともに内側スリーブに面し、アンテナは内側スリーブに装着されるとともにトランスポンダに向けられる。
【００１１】
本発明の態様において、装着プラットフォームは、管軸の受入室に開放された吸水口を有する。
【００１２】
図面を参照しながら本発明の実施例を以下で説明する。図面は実施例を必ずしも縮尺通りに示してはいないが、説明目的に有用である時には、概略的及び／又は若干の変更を加えた形態で描かれている。図面から直に明らかな教示への追加事項については、関連技術に言及している。これに関連して、実施例の形態及び詳細に多くの変更を本発明の要旨から逸脱することなく加えることができる。発明の詳細な説明、図面、及び請求項に開示された本発明の技術的特徴は、単独及び組み合わせで本発明の改良に重要となり得る。
【００１３】
さらに、発明の詳細な説明、図面、及び／又は請求項に開示された少なくとも２つの特徴の組み合わせは、本発明の技術的範囲内である。
【００１４】
本発明の要旨は以下で示され及び記載された好ましい実施例のそのままの形態又は詳細に限定されることはなく、請求項に記載された要旨と比較して限定され得る要旨に限定されない。寸法について記載された限定された値は、制限値として開示されたものであり、必要に応じ使用し、所望により明示してもよい。簡潔にするため、以下では同一若しくは類似の要素又は同一若しくは類似の機能を有する要素に同じ参照番号が付与されている。
【００１５】
本願の明細書において、近位及び遠位という用語は、機械工具に対する軸沿いの相対位置を参照位置として示すのに用いられている。近位とは機械工具により近いという意味であり、遠位とは機械工具からより遠いという意味である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】交換可能な切削部を有するドリル用ビットを示す図である。
【図２】図１のドリル用ビットを底部から見た図である。
【図３】図１のドリル用ビットを上部から見た図である。
【図４】図１のドリル用ビットのＩＶ−ＩＶ面の断面である。
【図５】図４のドリル用ビットのＶ−Ｖ面の断面である。
【図６】部分的に取り外された環状切削部の側面図である。
【図７】本発明に係る構成の概略図である。
【図８】本発明に係る構成の概略図である。
【図９】機械工具に装着されたドリルビットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面については、最初に図１について説明する。図１は本発明のコアドリル用ビット１を示す。コアドリル用ビット１は、壁、天井といったような、コンクリート若しくはその他の鉱物材料でできた構造物に円形孔を穿孔するためのものである。コアドリル用ビット１は、内側の円筒状コアは傷つけずに環状孔を研削することにより、構造物を穿孔する。
【００１８】
コアドリル用ビット１は、支持体５の遠位端当接面４に固定された環状切削部２を有し、この環状切削部２は１つ又は複数の研削領域３を有する。支持体５は、短い薄壁円筒管であることが好ましい。支持体５の壁厚は、支持体５の内径６及び外径７より相当小さい。この壁厚８は数ミリメートルの範囲内である一方、直径は２ｃｍを超え、例えば５ｃｍを超えることもある。遠位端当接面４は、壁厚及び直径に対応する寸法の円環である。研削領域３は、支持体５の遠位端当接面４に固定される。すなわち、研削領域３は円環の円周沿いに配置される。
【００１９】
支持体５の遠位端にある小平面９は、鉱物性構造物を研削する活性的な小平面９である。この活性的な小平面９は平坦である。小平面９により画定される平面は、コアドリル用ビット１の長手方向軸１０と垂直である。全ての研削領域３の活性的な小平面９は、同一の平面Ｅに配置されている。活性的な小平面９は、平面Ｅ内で湾曲して円環の湾曲に合致するか、又は研磨プロセスを最適化するよう形作ってよい。研削領域３はプリズム体の形状であってもよい。研削領域３の厚さ１１、すなわち径方向寸法は、支持体５の壁厚８よりも若干大きいことが好ましい。支持体５は、孔の壁に接触せずに、研削領域３により研削される環状孔に入り込むことができる。この縁は５ｍｍ、例えば、２ｍｍ未満である。
【００２０】
研削領域３は、ダイヤモンドのような非常に硬質な粒子と、合成ダイヤモンドと、金属又はセラミックスでできた支持母材に埋め込まれた多結晶ダイヤモンドと、を含む複合材でできていることが好ましい。硬質粒子の直径は、サブミリメートルから数ミリメートルまでの範囲である。硬質粒子は任意に配置しても、又は支持母材内に層状に配置してもよい。この支持母材はコアドリル用ビット１の使用中に摩耗して、新しい硬質粒子を連続的に表出させる。そのため、環状切削部２は、研削領域３が完全に摩耗するまで使用することができる。
【００２１】
環状切削部２は、台金（シャンク）と呼ばれる管軸１２に解放可能に装着されることが好ましい。管軸１２は、高さ１４の円筒状の受入室１３を有する。管軸１２の径方向寸法は、環状切削部２の径方向寸法と同じ又はほぼ同じである。管軸１２は、基本的に長手方向軸１０沿いに環状切削部２を延ばしただけであり、管軸１２の高さ１４にまで掘削孔の深さを深くすることができる。管軸１２は堅牢である必要があり、そのため鋼製であることが好ましい。管軸１２の壁１６の厚さ１５は、長手方向軸１０沿いの圧力及び長手方向軸１０の周りのトルクに耐えるように選択される。管軸１２の壁厚１５は、環状切削部２の壁厚８と同じ又はほぼ同じでよい。環状切断部２と管軸１２の内径６と外径７は同じ又はほぼ同じでよい。壁厚１５は、研削領域３の厚さ１１よりも縁部分だけ若干小さいことが好ましい。
【００２２】
環状切削部２は、管軸１２に装着及び脱着することができるようにして、新たな環状切削部２と交換できるようにすることが好ましい。機械的な留め付け機構１７は、形状同志の噛み合いにより、環状切削部２を管軸１２と係合させる。一例として示された機械的な留め付け機構１７は、基本的にフランジ付きブッシングである。環状切削部２は、その近位端に外側スリーブ１８を備えている。管軸１２は、その遠位端に内側スリーブ１９を備えている。内側スリーブ１９は、密に外側スリーブ１８に嵌装されている。図１は、説明目的のみで、その下の内側スリーブ１９が見えるように部分的に切断された外側スリーブ１８を示している。内側スリーブ及び外側スリーブは、円筒形であることが好ましい。内側スリーブ１９の外径は、外側スリーブ１８の内径とほぼ等しい。外側スリーブ１８は、長手方向軸１０沿いに、管軸１２の壁１６により形成されるフランジ又はショルダ２０に対して当接する。内側スリーブ１９は、支持体５によりそれぞれ形成されるショルダに対して一様に当接する。内側スリーブ１９は、外径を凹ませることにより壁１６に形成し得る。内側スリーブ１９と壁１６の内径は等しくてよく、環状切削部２の内径と等しいことが好ましい。外側スリーブ１８は、内径を大きくするために支持体５に凹みをつけることにより形成してよい。外径は不変のままで支持体５と等しくてよく、管軸１２と等しいことが好ましい。
【００２３】
機械的な留め付け機構１７には、バヨネット式ロックが備えられる。バヨネット式ロックは、端に開放され、湾曲又は傾斜したカム２１を有し、そこにピン２２が係合する。開口端に近い部分において、カム２１はピン２２を主に長手方向軸１０沿いに案内する。その他の部分において、カム２１はピン２２を主に長手方向軸１０の周りに案内する。最初の長手方向の案内と周方向における回転方向の案内の切り替えが、環状切削部２が長手方向軸１０沿いに離脱しないよう環状切断部２を保護する。カム２１は、スリット又は溝として導入し得る。示されている例では、カム２１が外側スリーブ１８にあり、ピン２２は内側スリーブ１９にある。例えば、特許文献２から、異なる機械的な留め付け機構が既知であり、かかる機構は環状切削部２を係止するために使用することができる。
【００２４】
環状切削部２は、読み取り可能な記録媒体２３を備える。この読み取り可能な記録媒体２３は読み出し専用でよい。読み出し専用データは切削部２に関する情報を含む。データは切削部に関し、具体的には最初に使用する前の研削領域の高さ、研削領域の数及び寸法、研削領域の材料組成、並びに切削部の直径等を記述する。最適圧力、最適回転速度、最適洗浄水量、最大圧力、最大回転速度、最小洗浄水量等、最適な運転条件又は限定された運転条件に関するデータを含むか、そのようなデータを記述的するものであってよい。データには、環状切削部の種別識別子が含まれてよい。この種別識別子とは、切削部２に関する記述的なデータ又は別の参照リストにある切削部の運転条件に関する記述的なデータを調べるに十分な指標となるものである。このデータには、各切削部２固有の識別子を含んでよい。固有の識別子は、切削部２が他の如何なる切削部に取り替えられても、同じ種類のものであっても判別が可能である。読み取り可能な記録媒体２３は、読み出し専用でも又はデータの書き込みが可能でもよい。書き込み可能なデータは、使用期間、作用するトルク及び圧力、使用された機械工具等、最新の使用状況に関するデータを含み得る。
【００２５】
環状切削部２は、記録媒体２３に接続されたトランスポンダ２４を有する。トランスポンダ２４は、記録媒体からのデータを読み出し、無線信号経由でそのデータを送信することができる。問合わせ装置２５は、トランスポンダ２４に要求を無線信号経由で送信する。トランスポンダ２４は、データを記録媒体から読み取り、無線信号経由でデータを送信することにより要求に応答する。問合せ装置２５は、機械工具２６の１部であることが好ましい。無線信号の搬送周波数は好ましくは３ＭＨｚより高く及び３０ＭＨｚ未満、例えば、１３．６ＭＨｚ未満である。
【００２６】
トランスポンダ２４は、環状切削部２に装着されている。トランスポンダ２４は外側スリーブ１８の内側２７に装着され、トランスポンダ２４は内側スリーブ１９と外側スリーブ１８との間に少なくとも部分的に収納されることが好ましい。内側２７は、トランスポンダ２４のポケットを形成するように凹ませるとよい。コアドリル用ビット１の金属体はトランスポンダ２４を機械的損傷から保護するが、同時に問合せ装置２５から直接無線信号を受信する。
【００２７】
トランスポンダ２４は、受動型のトランスポンダであることが好ましい。環状切削部２は、トランスポンダ２４及び記録媒体２３を動作させるための電源を有していない。トランスポンダ２４は、問合せの無線信号により電力を供給される。トランスポンダ２４は、データの読み取り及び送信に十分なエネルギーを無線信号から得る容量型の電力バッファを有し得る。トランスポンダ２４と記録媒体２３は一体の統合部品としてよい。この統合部品は、例えば、ＲＦＩＤ（無線周波数識別）装置である。特にこのＲＦＩＤは、工業、科学、及び医療用（ＩＳＭ）無線帯域の中の１つの帯域で無線信号に応答する。
【００２８】
管軸１２は、無線信号の中継器２８を有する。中継器２８は問合せ装置２５から問合せ無線信号を受信し、トランスポンダ２４に無線信号を伝達し、トランスポンダ２４の応答を問合せ装置２５へ返す。この中継器２８は、無線信号経由で情報を送信するだけでなく、トランスポンダ２４に電力を供給する。
【００２９】
中継器２８は、管軸１２に配置される。中継器２８はプレトランスポンダ２９と呼ばれる別のトランスポンダ２９を有し、本明細書では記録媒体２３を有するトランスポンダ２４と呼称で区別する。このプレトランスポンダ２９は、コアドリル用ビット１の近位端に配置される。プレトランスポンダ２９は管軸１２の平らな頂上部分３０又は装着プラットフォーム３１に設けられることが好ましい。プレトランスポンダ２９は、コアドリル用ビット１の外側から見ることができる。プレトランスポンダ２９は、１例においては、簡素なアンテナ３２を備えた受動トランスポンダでよい。アンテナ３２は、いくつかの導体コイルからなる。コイルの有効長は、無線信号の搬送周波数の波長に対応する。導体はワイヤか、高分子のフォイル、ボール紙等に印刷されたストリップ導体である。
【００３０】
中継器２８は、ピックアップアンテナ３３を有する。ピックアップアンテナ３３は、トランスポンダ２４の近くに配置される。ピックアップアンテナ３３は、管軸１２の内側スリーブ１８に装着されることが好ましい。このピックアップアンテナ３３は、トランスポンダ２４に向いている。内側スリーブ１８は凹みを設けて、ピックアップアンテナ３３が配置されるポケットを提供してよい。ピックアップアンテナは、いくつかの導体コイルからなる。コイルの有効長は、無線信号の搬送周波数の波長に合わせる。導体はワイヤや、高分子のフォイル、ボール紙等に印刷されたストリップ導体である。ピックアップアンテナ３３は、トランスポンダ２４の統合アンテナと同じものでよい。
【００３１】
中継器２８は、プレトランスポンダ２９とピックアップアンテナ３３を接続する配線接続３４を有する。配線接続３４は２本撚り線でよい。配線は、プレトランスポンダ２９からピックアップアンテナ３３まで延びる。配線は、コアビット１の近位端からコアビット１の遠位端まで延びる。例えば、配線は頂上部３０から始まり、環状切削部２で終わる。配線は、管軸１２の外側に形成された溝３５に埋め込むことができる。
【００３２】
中継器２８のインピーダンスは、電力効率に優れた無線カップリングを考慮し、トランスポンダ２４のインピーダンスに一致する。受動型のプレトランスポンダ２９は、問合せ装置２５から受信した無線信号から電力を得る。この電力はピックアップアンテナ３３を励起し、繰り返し無線信号を発して中継される。トランスポンダ２４は、ピックアップアンテナ３３により発せられるこの無線信号により最終的に動かされる。
【００３３】
１つの実施例（図７）においては、プレトランスポンダ２９は能動型であるとともに、電源３６を備える。この電源３６はバッテリでよい。この能動型のプレトランスポンダ２９は内部アンテナ３７を有する。アンテナ３３が受信する信号は、プレトランスポンダ２９の内部増幅器３８で増幅することができる。増幅器３８は配線３４経由で直接ピックアップアンテナ３３に接続してよい、換言すると、それ以外の能動型の電子要素は増幅器３８とピックアップアンテナ３３との間にはない。この増幅器３８は無線信号の信号強度を増加させ、トランスポンダ２４を間接的に動かす。
【００３４】
１つの実施例（図８）においては、プレトランスポンダ２９が能動型であるとともに、電源３６を備える。この能動型プレトランスポンダ２９は、信号変換器３９を有する。上述の実施例では、信号強度にかかわらず、問合せ無線信号の変更又は処理を行わずに該無線信号を伝達している。この信号変換器３９は、トランスポンダ２４との通信に第１の無線信号を、機械工具２６の問合せ装置２５との通信に第２の無線信号を用いる。第１の無線信号は、約２．５ＧＨｚの搬送周波数を用いることができる。通信は、例えば、ブルートゥース（登録商標）により一般的に知られる、ＩＥＥＥ８０２．１５．１規格に基づき得る。第２の無線信号は、例えば、低い周波範囲で選択してよい。
【００３５】
コアドリル用ビット１は、機械工具２６に装着するための装着プラットフォーム３１を有する。この装着プラットフォーム３１は、コアドリル用ビット１にトルクを伝達する歯車を備えてよい。機械工具２６は、長手方向軸１０の周りでトルクを、長手方向軸１０沿いに圧力を発生させる。図示されている機械工具２６は、スピンドル４１を駆動する回転駆動部４０を有する。装着プラットフォーム３１は、解放可能にスピンドル４１に装着することができる。小さなコアドリル用ビット１は手持ち機械工具２６で操作できる一方、大きなコアドリル用ビット１ではトルク及び圧力に耐えるためにリグ４２が必要である。リグ４２は、長手方向軸１０沿いにコアドリル用ビット１を昇降させるための持上げ構造４３を有する。例えば、持上げ構造４３は、回転駆動部４０のハウジング４４及びスピンドル４１を持ち上げる、ラック・アンド・ピニオンギアである。持上げ構造４３は、手動又は自動で操作することができる。機械工具２６の操作部４５は、長手方向軸１０沿いにコアドリル用ビット１に働く圧力を監視又は制御することができる。
【００３６】
装着プラットフォーム３１は、研削領域３を水で洗浄するための吸水口４６を有する。吸水口４６は長手方向軸１０に配置されることが好ましく、受入室１３へと延びる。給水装置４７は吸水口４６に接続される。給水装置４７は操作部４５により操作することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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